DE102014217558A1

DE102014217558A1 - Gas injector for gaseous fuel with cardanic storage

Info

Publication number: DE102014217558A1
Application number: DE102014217558.5A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Heinz; Olaf Ohlhafer; Joerg SCHOEFER; Friedrich Moser; Dietmar Schmieder; Raed Hamada; Frank Miller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2016-03-03
Also published as: CN105386895B; CN105386895A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs, umfassend eine Ventilnadel (3), einen Aktor (4) zur Betätigung der Ventilnadel (3), ein Abdichtelement (5) zur Abdichtung an einem ortsfesten Injektorbauteil (8) des Injektors, wenigstens einen Dichtsitz mit einer ersten Dichtfläche (71) und einer zweiten Dichtfläche (72), wobei die erste Dichtfläche (71) am Abdichtelement (5) angeordnet ist und die zweite Dichtfläche (72) am ortsfesten Injektorbauteil (8) angeordnet ist, und ein kardanisches Lager (2), welches zwischen dem Abdichtelement (5) und der Ventilnadel (3) angeordnet ist, wobei das Abdichtelement (5) lose an der Ventilnadel (3) angeordnet ist.The present invention relates to a gas injector for injecting a gaseous fuel, comprising a valve needle (3), an actuator (4) for actuating the valve needle (3), a sealing element (5) for sealing on a stationary injector component (8) of the injector, at least a sealing seat having a first sealing surface (71) and a second sealing surface (72), wherein the first sealing surface (71) is arranged on the sealing element (5) and the second sealing surface (72) is arranged on the stationary injector component (8), and a gimbal Bearing (2) which is arranged between the sealing element (5) and the valve needle (3), wherein the sealing element (5) is arranged loosely on the valve needle (3).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs mit einer kardanischen Lagerung.The present invention relates to a gas injector for injecting a gaseous fuel with a gimbal storage.

In jüngster Zeit werden neben den bekannten flüssigen Kraftstoffen zunehmend auch gasförmige Kraftstoffe, wie z.B. Erdgas oder Wasserstoff, in Brennkraftmaschinen verwendet. Hierbei wird bisher üblicherweise eine Saugrohreinblasung ausgeführt. Es wäre jedoch wünschenswert, auch eine Direkteinblasung von gasförmigen Kraftstoffen direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine umzusetzen. Da bei der Direkteinblasung jedoch hohe Temperaturen herrschen, können zur Abdichtung des Injektors keine Elastomere verwendet werden, wie dies beispielsweise bei der Saugrohreinblasung möglich ist. Die Abdichtung des gasförmigen Kraftstoffs ohne Elastomere bereitet jedoch Schwierigkeiten. Eine Möglichkeit ist beispielsweise die Verwendung von Metall-Metall-Abdichtungen mit zwei metallischen Dichtpartnern, welche die geforderten Dichtheitsanforderungen für Gase jedoch nur bei hoher Oberflächengüte der Dichtpartner erfüllen können. Auch darf hierbei nur ein minimaler Verschleiß an den Dichtflächen über die Lebensdauer des Injektors auftreten, was insbesondere aufgrund der fehlenden Dämpfung des gasförmigen Kraftstoffs beim Schließvorgang im Vergleich mit flüssigen Kraftstoffen nicht gegeben ist.Recently, in addition to the known liquid fuels, gaseous fuels, e.g. Natural gas or hydrogen, used in internal combustion engines. In this case, usually a Saugrohreinblasung is performed. However, it would be desirable to also implement a direct injection of gaseous fuels directly into a combustion chamber of the internal combustion engine. However, since high temperatures prevail in direct injection, elastomers can not be used to seal the injector, as is possible, for example, with intake manifold injection. The sealing of the gaseous fuel without elastomers, however, presents difficulties. One possibility is, for example, the use of metal-metal seals with two metallic sealing partners, which can meet the required tightness requirements for gases but only with high surface quality of the sealing partners. Also, this may only minimal wear on the sealing surfaces over the life of the injector occur, which is not given due to the lack of damping of the gaseous fuel during the closing process in comparison with liquid fuels.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Gasinjektor mit den Merkmalen des Anspruches 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass höchste Anforderungen an eine Dichtheit bei geschlossenem Gasinjektor sowie die Möglichkeit der Freigabe von großen Querschnitten zum Einblasen großer Gasmengen vorhanden ist. Weiterhin ist der erfindungsgemäße Gasinjektor temperaturbeständig, so dass problemlos eine Anordnung unmittelbar an einem Brennraum für eine Direkteinblasung möglich ist. Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Gasinjektor einen kompakten, einfachen und kostengünstigen Aufbau auf. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Gasinjektor eine mittels eines Aktors betätigbare Ventilnadel und ein Abdichtelement zur Abdichtung an einem ortsfesten Injektorbauteil umfasst. Wenigstens ein Dichtsitz mit einer ersten und zweiten Dichtfläche ist vorgesehen, wobei die erste Dichtfläche am Abdichtelement angeordnet ist und die zweite Dichtfläche am ortsfesten Injektorbauteil angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist ein kardanisches Lager vorgesehen, welches zwischen dem Abdichtelement und der Ventilnadel angeordnet ist. Das Abdichtelement ist dabei lose an der Ventilnadel angeordnet. Somit kann das Abdichtelement während des Schließvorgangs Ausrichtvorgänge relativ zum ortsfesten Injektorbauteil ausführen, so dass immer eine sichere Abdichtung des Dichtsitzes im geschlossenen Zustand des Injektors vorhanden ist. Durch das kardanische Lager zwischen Abdichtelement und Ventilnadel kann das Abdichtelement in jegliche Richtung bewegt werden, um Ausgleichsbewegungen durchzuführen. Die Bewegungen können dabei Drehungen um einen zentralen Punkt sein oder alternativ auch lineare Bewegungen des Abdichtelements relativ zur Ventilnadel, insbesondere in Radialrichtung der Ventilnadel.The gas injector according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the highest demands on a tightness with a closed gas injector and the possibility of releasing large cross sections for injecting large amounts of gas is present. Furthermore, the gas injector according to the invention is temperature-resistant, so that an arrangement directly on a combustion chamber for a direct injection is easily possible. In addition, the gas injector according to the invention has a compact, simple and inexpensive construction. This is inventively achieved in that the gas injector comprises an actuatable by means of an actuator valve needle and a sealing member for sealing to a stationary Injektorbauteil. At least one sealing seat with a first and second sealing surface is provided, wherein the first sealing surface is arranged on the sealing element and the second sealing surface is arranged on the stationary injector component. According to the invention, a gimbal bearing is provided, which is arranged between the sealing element and the valve needle. The sealing element is arranged loosely on the valve needle. Thus, during the closing operation, the sealing element can carry out alignment operations relative to the stationary injector component, so that there is always a secure seal of the sealing seat in the closed state of the injector. Through the gimbal bearing between the sealing element and the valve needle, the sealing element can be moved in any direction to perform compensating movements. The movements may be rotations about a central point or, alternatively, linear movements of the sealing element relative to the valve needle, in particular in the radial direction of the valve needle.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Vorzugsweise weist das kardanische Lager eine Teilkugelfläche auf. Hierdurch kann bei einer Bewegung bzw. Versetzung des Abdichtelements an der Teilkugelfläche in jeglicher Stellung eine sichere Kontaktierung zwischen dem Abdichtelement und der Ventilnadel ermöglicht werden.Preferably, the gimbal bearing has a part spherical surface. In this way, a safe contact between the sealing element and the valve needle can be made possible in a movement or displacement of the sealing element on the part ball surface in any position.

Das kardanische Lager ist vorzugsweise an einem einblasseitigen Ende der Ventilnadel angeordnet. Dabei wird das kardanische Lager selbst nicht als Dichtfläche verwendet. The gimbal bearing is preferably arranged on an inlet-side end of the valve needle. The gimbal bearing itself is not used as a sealing surface.

Besonders bevorzugt ist zwischen dem Abdichtelement und dem ortsfesten Injektorbauteil eine Vielzahl von Dichtsitzen angeordnet. Hierdurch ist es insbesondere möglich, dass mehrere Durchtrittsöffnungen im Abdichtelement vorgesehen werden können, so dass bei einem Öffnen des Injektors ein großer Gasstrom durch die Vielzahl von Durchtrittsöffnungen eingeblasen werden kann.Particularly preferably, a plurality of sealing seats is arranged between the sealing element and the stationary injector component. This makes it possible, in particular, for a plurality of passage openings to be provided in the sealing element, so that a large gas flow through the plurality of passage openings can be blown in when the injector is opened.

Bevorzugt weist das Abdichtelement eine in Axialrichtung durch das Abdeckelement verlaufende Durchtrittsöffnung für den Kraftstoff auf.The sealing element preferably has a through opening extending in the axial direction through the cover element for the fuel.

Besonders bevorzugt liegen alle Dichtflächen am Abdichtelement in einer Ebene.Particularly preferred are all sealing surfaces on the sealing element in a plane.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Durchtrittsöffnung im Abdichtelement eine Vielzahl von Hüllsegmenten. Hierdurch ergibt sich eine nierenförmige Anordnung mehrerer Durchtrittsöffnungen.According to a further preferred embodiment of the invention, the passage opening in the sealing element comprises a plurality of enveloping segments. This results in a kidney-shaped arrangement of a plurality of passage openings.

Weiter bevorzugt weist das Abdichtelement eine Durchgangsöffnung auf, durch welche die Ventilnadel hindurchgeführt ist und in welcher das kardanische Lager angeordnet ist. Dadurch kann ein besonders kompakter und einfacher Aufbau realisiert werden.More preferably, the sealing element has a passage opening through which the valve needle is passed and in which the gimbal bearing is arranged. As a result, a particularly compact and simple construction can be realized.

Der Gasinjektor umfasst dabei ferner bevorzugt ein Verschlusselement, welches die Durchgangsöffnung im Abdichtelement am einblasseitigen Ende fluiddicht verschließt. Das Verschlusselement kann beispielsweise eine Kappe oder dergleichen sein, welche am Abdichtelement verschweißt ist. Hierdurch kann insbesondere eine sichere, fluiddichte Abdichtung der Durchgangsöffnung erreicht werden.The gas injector further preferably comprises a closure element, which closes the through-opening in the sealing element at the inlet-side end in a fluid-tight manner. The closure element For example, may be a cap or the like, which is welded to the sealing member. In this way, in particular a secure, fluid-tight seal of the passage opening can be achieved.

Das kardanische Lager umfasst bevorzugt eine Teilkugelfläche an der Ventilnadel. Alternativ ist die Teilkugelfläche am Abdichtelement vorgesehen. Weiter bevorzugt ist am Abdichtelement ein sich verjüngender Bereich, insbesondere konischer Bereich, vorgesehen, welcher im geschlossenen Zustand die Teilkugelfläche an der Ventilnadel kontaktiert. Alternativ kann auch eine verrundete Kante als Gegenstück zur Teilkugelfläche vorgesehen sein.The gimbal bearing preferably comprises a partial spherical surface on the valve needle. Alternatively, the partial spherical surface is provided on the sealing element. More preferably, a tapered region, in particular a conical region, is provided on the sealing element, which in the closed state contacts the part spherical surface on the valve needle. Alternatively, a rounded edge may be provided as a counterpart to the part ball surface.

Alternativ ist eine Teilkugelfläche an einem mit der Ventilnadel verbundenen Lagerbauteil vorgesehen. Hierdurch wird zwar die Teileanzahl erhöht, jedoch kann das zusätzliche Lagerbauteil individuell auf verschiedene Anforderungen hin angepasst werden, beispielsweise verschiedene Anforderungen unterschiedlicher Brennkraftmaschinenhersteller. Das kardanische Lager ist dann zwischen dem Abdichtelement und dem zusätzlichen Lagerbauteil vorgesehen.Alternatively, a partial spherical surface is provided on a bearing component connected to the valve needle. Although this increases the number of parts, however, the additional bearing component can be adapted individually to different requirements, for example different requirements of different engine manufacturers. The gimbal bearing is then provided between the sealing element and the additional bearing component.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Brennraum und einen erfindungsgemäßen Gasinjektor. Der Gasinjektor ist dabei bevorzugt unmittelbar am Brennraum zur direkten Einblasung von Kraftstoff in den Brennraum angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Gasinjektor ein nach außen öffnender Gasinjektor.Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine comprising a combustion chamber and a gas injector according to the invention. The gas injector is preferably arranged directly on the combustion chamber for the direct injection of fuel into the combustion chamber. Particularly preferably, the gas injector is an outwardly opening gas injector.

Zeichnungdrawing

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der Zeichnung ist:Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Identical or functionally identical parts are each denoted by the same reference numerals. In the drawing is:

1 eine schematische Schnittansicht eines Injektors zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand, 1 a schematic sectional view of an injector for injecting a gaseous fuel according to a first embodiment in the closed state,

2 eine schematische Schnittansicht des Injektors von 1 im geöffneten Zustand, 2 a schematic sectional view of the injector of 1 in the open state,

3 eine perspektivische Ansicht eines Abdichtelements des ersten Ausführungsbeispiels, 3 a perspective view of a sealing member of the first embodiment,

4 eine schematische Teil-Schnittansicht eines kardanischen Lagers des ersten Ausführungsbeispiels, 4 a schematic partial sectional view of a gimbal bearing of the first embodiment,

5 eine schematische Schnittansicht eines Injektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im geöffneten Zustand, 5 a schematic sectional view of an injector according to a second embodiment of the invention in the open state,

6 eine schematische Schnittansicht eines Injektors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung im geschlossenen Zustand, und 6 a schematic sectional view of an injector according to a third embodiment of the invention in the closed state, and

7 eine schematische Schnittansicht eines Injektors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung im geschlossenen Zustand. 7 a schematic sectional view of an injector according to a fourth embodiment of the invention in the closed state.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein Gasinjektor 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.The following is with reference to the 1 to 4 a gas injector 1 according to a first embodiment of the invention described in detail.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst der Gasinjektor 1 eine Ventilnadel 3, welche mittels eines Aktors 4, z.B. eines Magnetaktors oder eines Piezoaktors, betätigbar ist. Der Gasinjektor 1 umfasst ferner ein Injektorbauteil 8 mit Durchlässen 80, durch welche der gasförmige Kraftstoff in Richtung des brennraumseitigen Injektorendes förderbar ist. Der Gasinjektor 1 dieses Ausführungsbeispiels ist ein direkteinblasender Gasinjektor, welcher den gasförmigen Kraftstoff direkt in einen Brennraum 11 einbläst. How out 1 can be seen, includes the gas injector 1 a valve needle 3 , which by means of an actuator 4 , For example, a magnetic actuator or a piezoelectric actuator can be actuated. The gas injector 1 further comprises an injector component 8th with passages 80 through which the gaseous fuel is conveyed in the direction of the combustion chamber side Injektorendes. The gas injector 1 This embodiment is a direct-injection gas injector which injects the gaseous fuel directly into a combustion chamber 11 blows.

Der Gasinjektor 1 umfasst ferner ein Abdichtelement 5, welches an dem zum Brennraum 11 gerichteten Ende des Injektors angeordnet ist. Das Abdichtelement 5 ist mittels der Ventilnadel 3 am Injektor gehalten, wobei das Abdichtelement 5 lose, aber verliersicher an der Ventilnadel 3 angeordnet ist. The gas injector 1 further comprises a sealing element 5 , which at the to the combustion chamber 11 directed end of the injector is arranged. The sealing element 5 is by means of the valve needle 3 held on the injector, wherein the sealing element 5 loose but captive on the valve needle 3 is arranged.

Zwischen dem Abdichtelement 5 und der Ventilnadel 3 ist ein kardanisches Lager 2 angeordnet. Das kardanische Lager 2 stellt dabei sicher, dass das lose an der Ventilnadel 3 angeordnete Abdichtelement 5 sich in alle Richtungen bewegen kann.Between the sealing element 5 and the valve needle 3 is a gimbal camp 2 arranged. The gimbal camp 2 Make sure that is loose on the valve needle 3 arranged sealing element 5 can move in all directions.

Dies ist, wie in 4 gezeigt, dadurch gelöst, dass das kardanische Lager 2 eine Teilkugelfläche 20 aufweist, welche an einem wulstartigen Endbereich 30 der Ventilnadel 3 ausgebildet ist. Das Abdichtelement 5 umfasst eine sich verjüngende Fläche 50, welche in diesem Ausführungsbeispiel eine konische Fläche ist, so dass das Abdichtelement 50, welches lose an der Ventilnadel 3 angeordnet ist, Ausgleichsbewegungen ausführen kann. Das Abdichtelement 50 kann dabei allseitig drehbare Ausgleichsbewegungen ausführen und somit eine sichere Abdichtung ermöglichen.This is how in 4 shown, solved by the gimbal bearing 2 a partial spherical surface 20 having, which at a bead-like end portion 30 the valve needle 3 is trained. The sealing element 5 includes a tapered surface 50 which is a conical surface in this embodiment, so that the sealing element 50 , which is loose on the valve needle 3 is arranged to perform compensatory movements. The sealing element 50 can perform all sides rotatable compensatory movements and thus allow a secure seal.

Zur Abdichtung ist zwischen dem Abdichtelement 5 und dem ortsfesten Injektorbauteil 8 ein Dichtsitz 7 mit einer ersten Dichtfläche 71 und einer zweiten Dichtfläche 72 ausgebildet. Die beiden Dichtflächen 71, 72 sind jeweils in einer Ebene E, senkrecht zur Axialrichtung X-X des Injektors angeordnet. Die erste Dichtfläche 71 ist dabei am Abdichtelement 5 vorgesehen und die zweite Dichtfläche 72 ist am Injektorbauteil 8 vorgesehen.For sealing is between the sealing element 5 and the stationary injector component 8th a sealing seat 7 with a first sealing surface 71 and one second sealing surface 72 educated. The two sealing surfaces 71 . 72 are each arranged in a plane E, perpendicular to the axial direction XX of the injector. The first sealing surface 71 is on the sealing element 5 provided and the second sealing surface 72 is at the injector component 8th intended.

Wie aus 3 ersichtlich ist, umfasst die erste Dichtfläche 71 drei konzentrische Ringkreisflächen 71a, 71b, 71c, wobei die Durchtrittsöffnungen 6 nierenförmig zwischen der innersten Ringkreisfläche 71a und der mittleren Ringkreisfläche 71b angeordnet sind.How out 3 it can be seen comprises the first sealing surface 71 three concentric ring circles 71a . 71b . 71c , wherein the passage openings 6 kidney-shaped between the innermost ring circle surface 71a and the middle ring circle surface 71b are arranged.

Die erste Dichtfläche 71 kann dabei einfach mittels eines polierenden Verfahrens oder Lappens hergestellt werden.The first sealing surface 71 can be easily produced by means of a polishing process or lobe.

In gleicher Weise kann auch die zweite Dichtfläche 72 am Injektorbauteil 8 vorgesehen werden, welche in diesem Ausführungsbeispiel nur als polierte Fläche vorgesehen ist.In the same way, the second sealing surface 72 at the injector component 8th may be provided, which is provided in this embodiment only as a polished surface.

Das Abdichtelement 5 und das Injektorbauteil 8 sind vorzugsweise aus einem keramischen Material hergestellt. The sealing element 5 and the injector component 8th are preferably made of a ceramic material.

Im Abdichtelement 5 wird die Durchgangsöffnung 9 ferner mittels eines Verschlusselements 10 verschlossen. Das Verschlusselement 10 kann beispielsweise mittels einer Schweißverbindung mit dem Abdichtelement 5 verbunden sein.In the sealing element 5 becomes the passage opening 9 further by means of a closure element 10 locked. The closure element 10 For example, by means of a welded connection with the sealing element 5 be connected.

Weiterhin ist ein Federelement 12 vorgesehen, welches eine Federkraft F in Richtung des Abdichtelements 5 ausübt. Wird der Aktor 4 aktiviert, wird die Ventilnadel 3 in Richtung des Pfeils A bewegt (1) und durch die Federkraft F des Federelements 12 unterstützt. Dadurch bewegt sich das Abdichtelement 5 von dem in 1 gezeigten geschlossenen Zustand in den in 2 gezeigten geöffneten Zustand, so dass eine Einblasung von Kraftstoff erfolgen kann. Dies ist in 2 durch die Pfeile B angedeutet. Furthermore, a spring element 12 provided which a spring force F in the direction of the sealing element 5 exercises. Will the actor 4 activated, the valve needle 3 moved in the direction of arrow A ( 1 ) and by the spring force F of the spring element 12 supported. As a result, the sealing element moves 5 from the in 1 shown closed state in the in 2 shown opened state, so that an injection of fuel can take place. This is in 2 indicated by the arrows B.

Der gasförmige Kraftstoff strömt dabei durch die Durchtrittsöffnungen 6 sowie am äußeren Umfang des im Wesentlichen zylindrischen Abdichtelements 5 in den Brennraum 11 ein. Somit kann eine Direkteinblasung von gasförmigem Kraftstoff realisiert werden, ohne dass als Abdichtelemente Elastomere oder dergleichen notwendig sind, welche die hohen Temperaturbelastungen unmittelbar am Brennraum 11 nicht ohne Beschädigung überstehen.The gaseous fuel flows through the passage openings 6 and on the outer periphery of the substantially cylindrical sealing element 5 in the combustion chamber 11 one. Thus, a direct injection of gaseous fuel can be realized without the need for sealing elements elastomers or the like, which are the high temperature loads directly on the combustion chamber 11 not survive without damage.

Zum Schließen wird die Aktivierung des Aktors 4 beendet, so dass ein nicht gezeigtes Rückstellelement die Ventilnadel 3 wieder in die in 1 gezeigte Position zurückstellt. Dies ist in 1 durch den Pfeil C angedeutet. Während des Rückstellvorgangs kommt, wie aus 4 erkennbar, die Teilkugelfläche 20 in Kontakt mit der sich verjüngenden Fläche 50 des Abdichtelements 5. Sobald das Abdichtelement 5 das Injektorbauteil 8 berührt, erfolgt automatisch eine Ausrichtung des Abdichtelements 5 an dem kardanischen Lager 2 (Pfeil D) zwischen Abdichtelement 5 und Ventilnadel 3. Hierdurch wird automatisch eine Nachstellung der Parallelität der beiden Dichtflächen 71, 72 erreicht. Hierdurch kann der als Flachsitz ausgebildete Dichtsitz 7 sicher abdichten.Closing will be the activation of the actuator 4 terminated so that a return element, not shown, the valve needle 3 back in the 1 reset position shown. This is in 1 indicated by the arrow C. During the reset process comes as of 4 recognizable, the partial spherical surface 20 in contact with the tapered surface 50 of the sealing element 5 , Once the sealing element 5 the injector component 8th touched, an alignment of the sealing element is automatically carried out 5 at the Kardan camp 2 (Arrow D) between the sealing element 5 and valve needle 3 , This automatically adjusts the parallelism of the two sealing surfaces 71 . 72 reached. As a result, the sealing seat formed as a flat seat 7 seal securely.

Der erfindungsgemäße Gasinjektor hat dabei den Vorteil, dass nur ein geringer Ventilnadelhub ausgeführt werden muss, da aufgrund der Durchströmung und Umströmungsmöglichkeit des Abdichtelements 5 große Durchtrittsquerschnitte möglich sind, so dass große Gasmengen eingeblasen werden können. Die Dichtflächen 71, 72 können plangeschliffen werden, so dass eine geringe Linienlast vermieden werden kann. Auch werden Parallelitätsfehler durch das kardanische Lager 2 ausgeglichen. Da das Federelement 12 immer eine Federkraft F in Richtung des Abdichtelements 5 vorsieht, wird auch im geschlossenen Zustand ständig eine Vorspannung der kardanischen Lagerung erreicht.The gas injector according to the invention has the advantage that only a small Ventilnadelhub must be performed, since due to the flow and Umströmungsmöglichkeit of the sealing element 5 large passage cross sections are possible, so that large amounts of gas can be injected. The sealing surfaces 71 . 72 can be ground flat, so that a low line load can be avoided. Also, parallelism errors are caused by the gimbal bearing 2 balanced. Because the spring element 12 always a spring force F in the direction of the sealing element 5 provides, even in the closed state, a bias of gimbal storage is achieved.

5 zeigt einen Injektor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel der Aufbau des Abdichtelements 5 einfacher. Hierbei sind keine Durchtrittsöffnungen 6 im Abdichtelement 5 vorgesehen. 5 zeigt den geöffneten Zustand des Gasinjektors 1, was verdeutlicht, dass der gasförmige Kraftstoff nur am äußeren Umfang des Abdichtelements 5 austritt. Die zentrale Durchgangsöffnung 9 ist wiederum mittels eines Verschlusselements 10 verschlossen. Das kardanische Lager 2 zwischen der Ventilnadel 3 und dem Abdichtelement 5 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel gebildet. Es sei angemerkt, dass das kardanische Lager 2 aber auch beispielsweise durch Vorsehen von zwei Teilkugelflächen, eine am Abdichtelement 5 und eine an der Ventilnadel 3, vorgesehen werden kann. 5 shows an injector according to a second embodiment. In contrast to the first embodiment, the construction of the sealing element in the second embodiment 5 easier. Here are no openings 6 in the sealing element 5 intended. 5 shows the open state of the gas injector 1 , which makes it clear that the gaseous fuel only at the outer periphery of the sealing element 5 exit. The central passage opening 9 is again by means of a closure element 10 locked. The gimbal camp 2 between the valve needle 3 and the sealing element 5 is formed as in the first embodiment. It should be noted that the gimbal camp 2 but also for example by providing two partial spherical surfaces, one on the sealing element 5 and one on the valve needle 3 , can be provided.

6 zeigt einen Injektor 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu den beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist beim dritten Ausführungsbeispiel ein teilkugelförmiges Abdichtelement 15 vorgesehen. Das teilkugelförmige Abdichtelement 15 dichtet dabei am ersten Dichtsitz 7 an einer Dichtkante 16, welche an einem ortsfesten Injektorbauteil 8 vorgesehen ist, ab. Das Abdichtelement 15 umfasst ferner eine Durchgangsöffnung 9, durch welche die Ventilnadel 3 geführt ist. Die Ventilnadel 3 umfasst an ihrem brennraumseitigen Ende 11 eine Abdichtscheibe 30, welche an einer Unterseite des Abdichtelements 15 abdichtet. Wie durch die beiden Pfeile G angedeutet, ist das Abdichtelement 15 des dritten Ausführungsbeispiels in radialer Richtung, senkrecht zur Axialrichtung X-X bewegt. Dies wird durch ein vorbestimmtes Spiel 17 zwischen der Ventilnadel 3 und der Durchgangsöffnung 9 realisiert. Dadurch kann das Abdichtelement 15, welches lose an der Ventilnadel 3 angeordnet ist, Ausgleichsbewegungen ausführen und insbesondere ein Verkippen oder dergleichen der Ventilnadel 3 ausgleichen. Somit kann das kardanische Lager zwischen dem Abdichtelement 5 und dem Injektorbauteil 8 auch einen während des langjährigen Betriebs auftretenden Verschleiß kompensieren. 6 shows an injector 1 according to a third embodiment of the invention. In contrast to the two preceding embodiments, in the third embodiment, a part-spherical sealing member 15 intended. The part-spherical sealing element 15 seals at the first sealing seat 7 at a sealing edge 16 , which are attached to a stationary Injektorbauteil 8th is provided from. The sealing element 15 further comprises a passage opening 9 through which the valve needle 3 is guided. The valve needle 3 includes at its combustion chamber end 11 a sealing disc 30 , which on an underside of the sealing element 15 seals. As indicated by the two arrows G, the sealing element 15 of the third embodiment in the radial direction, perpendicular to the axial direction XX moves. This is by a predetermined game 17 between the valve needle 3 and the through hole 9 realized. This allows the sealing element 15 , which is loose on the valve needle 3 is arranged to perform compensating movements and in particular a tilting or the like of the valve needle 3 compensate. Thus, the gimbal bearing between the sealing element 5 and the injector component 8th also compensate for wear occurring during many years of operation.

7 zeigt einen Injektor 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Injektor 1 ist im geschlossenen Zustand dargestellt. Das Abdichtelement 5 dieses Ausführungsbeispiels ist zweiteilig mit einem ersten Bauteil 53 und einem zweiten Bauteil 54 ausgebildet, welche mittels einer Radialschweißnaht 55 miteinander verbunden sind. Wie aus 7 ersichtlich ist, ergibt sich hierbei ein Hohlraum, in dem ein Ende der Ventilnadel 3 angeordnet ist. Im Innenbereich des zweiten Bauteils 54 ist eine Teilkugelfläche 20 ausgebildet. Die Teilkugelfläche 20 bildet dabei mit einer abgerundeten Kante 21 an der Ventilnadel 3 das kardanische Lager 2. Der Dichtsitz 7 ist zwischen einem ortsfesten Injektorbauteil 8 und dem ersten Bauteil 53 des Abdichtelements 5 vorgesehen. Es sei angemerkt, dass es selbstverständlich auch möglich ist, dass die Teilkugelfläche an der Ventilnadel 3 ausgebildet ist und beispielsweise eine konische Fläche am zweiten Bauteil 54 vorgesehen ist, um das kardanische Lager 2 bereitzustellen. 7 shows an injector 1 according to a fourth embodiment of the invention. The injector 1 is shown in the closed state. The sealing element 5 This embodiment is in two parts with a first component 53 and a second component 54 formed, which by means of a radial weld 55 connected to each other. How out 7 can be seen, this results in a cavity in which one end of the valve needle 3 is arranged. In the interior of the second component 54 is a partial spherical surface 20 educated. The part spherical surface 20 forms with a rounded edge 21 at the valve needle 3 the gimbal camp 2 , The seal seat 7 is between a fixed injector component 8th and the first component 53 of the sealing element 5 intended. It should be noted that it is of course also possible that the part of the ball surface on the valve needle 3 is formed and, for example, a conical surface on the second component 54 is provided to the gimbal camp 2 provide.

Claims

Gas injector for injecting a gaseous fuel, comprising - a valve needle ( 3 ), - an actuator ( 4 ) for actuating the valve needle ( 3 ), - a sealing element ( 5 ) for sealing on a stationary injector component ( 8th ) of the injector, - at least one sealing seat with a first sealing surface ( 71 ) and a second sealing surface ( 72 ), - wherein the first sealing surface ( 71 ) on the sealing element ( 5 ) is arranged and the second sealing surface ( 72 ) on the stationary injector component ( 8th ), and - a gimbal bearing ( 2 ), which between the sealing element ( 5 ) and the valve needle ( 3 ) is arranged, - wherein the sealing element ( 5 ) loosely on the valve needle ( 3 ) is arranged.

Gas injector according to claim 1, characterized in that the gimbal bearing ( 2 ) a partial spherical surface ( 20 ).

Gas injector according to one of the preceding claims, characterized in that the gimbal bearing ( 2 ) at an inlet-side end of the valve needle ( 3 ) is arranged.

Gas injector according to one of the preceding claims, characterized in that between the sealing element ( 5 ) and the fixed injector component ( 8th ) a plurality of sealing seats are arranged, wherein in particular all first sealing surfaces ( 71 ) on the sealing element ( 5 ) lie in a common plane (E).

Gas injector according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element at least one in the axial direction (XX) by the sealing element ( 5 ) extending passage opening ( 6 ) for the fuel.

Gas injector according to claim 5, characterized in that the passage opening ( 6 ) comprises a plurality of ring segments.

Gas injector according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element ( 5 ) a passage opening ( 9 ), through which the valve needle ( 3 ), the gimbal bearing ( 2 ) in the passage opening ( 9 ) is arranged.

Gas injector according to claim 7, characterized in that the passage opening ( 9 ) of the sealing element ( 5 ) at the inlet end by means of a closure element ( 10 ) is sealed fluid-tight.

Gas injector according to one of claims 2 to 8, characterized in that the partial spherical surface ( 20 ) of the Kardanian camp ( 2 ) on the valve needle ( 3 ) is arranged and on a mating surface, in particular a tapered surface ( 50 ), is alignable.

Gas injector according to one of claims 1 to 8, characterized in that the gimbal bearing ( 2 ) a part-spherical sealing element ( 15 ), wherein the part-spherical sealing element ( 15 ) loosely on the valve needle ( 3 ) is arranged and in the radial direction (G) is displaceable.

Gas injector according to one of claims 1 to 8, characterized in that the partial spherical surface ( 20 ) on the valve needle ( 3 ) is provided, or at one with the valve needle ( 3 ) associated bearing component.

Internal combustion engine, comprising a combustion chamber ( 11 ) and a gas injector ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the gas injector ( 1 ) directly on the combustion chamber ( 11 ) `direct Injection of fuel is arranged in the combustion chamber.